烟气量、喷射水量和喉口开度对转炉烟气除尘文氏管内部.pdf

第6卷第4期热科学与技术VoI_6NO．4

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2007年l2月JournalofThermalScienceandTechnologyDec．2007

文章编号：1671—8097(2007)04—0309—05
烟气量、喷射水量和喉口开度对转炉烟气
除尘文氏管内部流动与传热性能影响

卢涛，刘春光

(1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；
2．中国航油东北公司，辽宁沈阳110043)

摘要：文氏管是转炉湿法除尘工艺中烟气净化和回收过程的关键设备之一，根据不同吹炼时期烟气量的变
化，通过调节文氏管喉口处的喷嘴水量和挡板开度，来获得较好的除尘效果和压力损失。由于文氏管内部的流
动与传热较为复杂，基于离散相和连续相流动与传热模型，在FLUENT平台上，对文氏管内部的流动与传热
过程进行了三维数值模拟；分析了不同烟气量、不同喷射水量和不同挡板开度对文氏管流动与传热性能的影
响。

关键词：转炉；文氏管；流动与传热
中图分类号：TE973．91文献标识码：A

量的不同，调节挡板开度，以获得合适的喉口烟气
O引言
速度和适宜的流动阻力，期望获得较好的除尘效
转炉吹炼期间产生大量富含CO的含尘烟果。
气，随着资源、环境和能源问题的日益突出，需要文献[2—5]对20世纪90年代后我国转炉CO
对烟气进行净化和回收。通过洗涤塔或文氏管喷回收系统的设计、运行和技术改造做了较为详细
淋除尘的方式称之为“湿法”除尘。有关转炉烟气的描述。文献[6—7]对图1系统中的第一文氏管中
净化和回收等方面的内容见文献[1]。的流动与传热情况进行了研究。本文拟对图1系
如图1所示是一典型的转炉烟气“湿法”除尘统中第二文氏管的流动与传热情况进行数值模
净化和回收流程。该系统包括冷却烟道、第一文氏
管、弯头脱水器、第二文氏管、除尘水净化循环系
统、风机等设备，经过除尘脱水后的烟气送往CO
柜储存或烟囱进行燃烧排放。在“湿法”除尘系统
中，降低烟气温度，烟气的重度大、体积小，可以减
少系统处理烟气量的负荷。图1系统中第一文氏
管的主要任务是对高温烟气进行喷淋降温，同时
能够除去较大颗粒的烟尘，第二文氏管的主要任
务是对烟气中细小颗粒进行精除尘，并进一步降
1．转炉2．冷却烟道3．第一文氏管4．弯头脱水器
低烟气的温度。图2为第二文氏管三维图，从上往
5．第二文氏管6．调节挡板7．除尘水净化循环系
下依次为收缩入口段、等截面喉口段和扩张出口
统8．风机9．去煤气柜或烟囱
段，各段xy截面为矩形。在喉口入口处安装有四图1转炉煤气回收系统湿法除尘流程简图

对喷射雾化喷嘴，用于降温和除尘；并在喉口处喷Fig．1Sketchofwetdustabatementofconverter

嘴下方安装有挡板，可以根据不同吹炼时期烟气coalgasrecoverysystem

收稿日期：2007—07—09；修回日期：2007一ll一21．
作者简介：卢涛(1975一)，男，博士，副教授，从事传热传质学研究

热科学与技术第6卷

2数值结果

图3为烟气流量Q一90000m。／h，喷射流量
q一240t／h，挡板全开条件下，方向不同剖面压
力分布图(图中的压力为表压)。从图3可以看出，
整个文氏管的压力在收缩段降低，在喉口段压力
损失最大，而在扩张段压力得到部分恢复。从一
0．4m的剖面看，喷射对压力场的干扰是明显的。

p／Pa

一619．65．3
—878．464
_4137．275
图2第二文氏管三维图—1396．087

—1654．898
Fig．2Threedimensiondrawingofsecondventuri
—1913．709

—2仃2．521
scrubber
—2431．332
—2690．143
拟，并分析烟气量、喷淋水量以及喉口挡板开度对—2948．955
—3207．766
—3466．577
文氏管流动与传热性能的影响。—3725．389

—3984．200
_4243．011
1数学物理模型与数值模拟

8个喷嘴安装位置(z，Y，)分别为(0．165，xy

1．1，0．4625)，(一0．165，1．1，0．4625)，(0．165，Z--4m

一1．1，0．4625)，(一0．165，一1．1，0．4625)，
图3方向不同剖面压力分布图
(0．165，0．35，0．4625)，(一0．165，0．35，
Fig．3Contourofpressurein2profile
0．4625)，(O．165，一0．35，0．4625)，(一0．165，

一0．35，0．4625)，喷射水温313K，喷射表压为图4为方向不同剖面温度分布图。从图4可
0．3MPa，单个喷嘴喷射锥角120。。入口烟